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LIBS激光诱导击穿手持光谱技术的发展情况

发布时间:2019-10-18 10:57:47         点击:496

       激光诱导击穿光谱是一种基于激光的原子发射技术,通过分析由激光等离子体发射的光谱信号,实现了多元素分析。由于产生等离子体仅需要聚焦激光脉冲,LIBS具有许多众所周知的优点,例如几乎不需要样品前处理,可实现多元素分析,可分析多种形态的样品等。


       样品间的重现性是LIBS技术商品化的关键障碍之一,多脉冲平均可以在一定程度上提高重现性,但是对于消除非随机噪声帮助有限。Hou等提出了一种混合量化模型来提高LIBS量化的精度,样品间重现性和准确度,首次在实际工业要求下实现LIBS的定量应用。同时还建立了一个三维模型,用由聚焦透镜和光纤组成的收集系统评估等离子体不同位置的发射情况。有研究利用LIBS研究透明介质上的等离子体羽在时间和空间上的变化过程,并直接分析防晒霜中的元素含量,尤其是TiO2的浓度。还对葡萄酒中的敏感元素进行分析,检测到数十种金属和非金属元素,包括主要成分(Na,Mg,K,Ca),少量和痕量成分(Li,B,Si,P,Ti,Mn,Fe,Cu,Zn,Rb)。有报道开发了一种样品预处理方法,专门针对基于金属沉淀和膜分离的LIBS技术,可用于液体样品中Cu,Ag,Mn和Cr等实现多元素分析。

LIBS激光诱导击穿手持光谱技术的发展情况

LIBS激光诱导击穿手持光谱技术的发展情况


对于固体样品开发了一种基于LIBS的表面多元素成像和分析技术,可以获得碳质页岩中Si,Al,Fe,Ca,Mg,Na和K等主要元素的分布及浓度信息。这些元素在浓度上的分布和相关性可以反映页岩矿物组分的变化,进而得到环境的相关变化信息。此外,还将环氧树脂胶作为粘合剂,首次用于LIBS检测中粉末样品的预处理。

实验结果表明,基于环氧树脂预处理方法得到的样品具有高均匀性,高粘结性,高光滑度和硬度,提高了系统的稳定性,检测精度和信号强度。在算法方面,借助小波包变换(WPT)和相关向量机(RVM),帮助实现定量分析。Liu等展示了一种多点LIBS方法,用于定量测量准东煤颗粒燃烧过程中气相中钠浓度,表面温度和粒径。通过分析钠释放,颗粒表面温度及其直径,发现钠释放与颗粒燃烧阶段密切相关。依据试验结果提出的动力学模型所预测的三个燃煤阶段中钠释放曲线与测量值相吻合。Huang等用LIBS来研究钢的力学性能。

LIBS激光诱导击穿手持光谱技术的发展情况

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选择具有不同微观结构和老化程度的T91钢试样作为模型样品,选择表面硬度作为机械性能的关键指标,分析了发射线强度与硬度之间的相关性;此外,还研究了共线性变量对建立模型的影响,证明在CCA和SVR构建的校准模型中几乎没有多重共线性问题。Wang等将近场增强(NFE)技术与LIBS结合,提出了一种新型的近场增强原子发射光谱(NFE-AES)检测方法,利用激光照射银针尖端的近场区域实现近场增强来极大地改善横向分辨率。实验表明NFEAES具有定量能力并且成功地获得了约650nm直径弹坑的光谱信息;对SIM 卡集成电路上微图案铝线进行的NFEAES成像实验,证明该技术具有亚微米横向分辨率,为亚微米级化学成像分析提供了新方法。

 

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